固定高浓度CO2富油微藻的筛选及脂质累积的过程生化研究

摘要

为了降低微藻生物质柴油制备的成本及获得具有工业化应用潜力的微藻藻株，本研究旨在通过限制性筛选，获得能够固定高浓度CO2的具有生物柴油生产潜力的微藻藻株;利用此藻株为研究对象，建立微藻油脂原位监控技术;探究氮源浓度对微藻细胞生长和胞内油脂含量的影响，为工业烟道废气的固定减排及微藻生物质能的深入研究奠定基础。
　　本研究主要包括以下内容:
　　(1)从甘肃天水发电厂附近采集的微酸性水样进行平板分离并在培养基中通入含有20％ CO2进行筛选，得到了两株具备烟道气CO2固定耦连微藻油脂生产潜能的藻株，经形态及分子生物学鉴定均为小球藻，命名为Chlorella pyrenoidosaJ01和Chlorella sorokiniana XJ02（J01 Genbank18S rRNA和ITS-2的登录号为KC416209和KC416206，J02的分别为KC416208和KC416207）。在通20％ CO2复筛条件下，藻株XJ01和XJ02的生物量为1.81 g/L和1.52 g/L，油脂含量为31.5％和40.13％，二氧化碳固定效率为0.28 g/L/d和0.24g/L/d。对两株株藻细胞中油脂脂肪酸组成进行分析发现，藻株J01和J02细胞中油脂都主要由C16和C18的饱和和不饱和脂肪酸组成，适于优质生物柴油的生产。
　　(2)以苏丹黑B为染料，藻株XJ01和J02为研究对象，建立并优化了苏丹黑B染色检测微藻细胞中油脂累积的方法，利用此方法检测两株藻细胞内油脂含量。结果表明，两株藻细胞内油脂含量在生长对数期中期开始快速增加，到生长稳定期时达到最高，随后开始缓慢降低，且通高浓度CO2(20％)有助于微藻细胞内油脂累积，此结果与利用苏丹黑B将微藻细胞染色后在显微镜下观察到的胞内油滴累积结果基本相符。
　　(3)探究了氮源浓度对藻株XJ01和J02细胞生长、细胞内油脂含量的影响情况。结果表明，在微藻培养前期，相对较低的氮源浓度对藻细胞的生长更有利，而就整体生长而言，相对较低的氮源浓度影响微藻生物量的获得，但利于微藻胞内油脂的积累;在较低氮源浓度并通20％ CO2条件下，藻株XJ01和J02油脂含量可达到49％和60％。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 生物柴油及其意义

1．2 微藻生物柴油

1．2．1 微藻作为生物柴油生产原料的优势

1．2．2 微藻生物柴油的生产工艺

1．2．3 氮源缺乏对微藻油脂累积的调控

1．2．4 微藻胞内油脂累积原位检测技术

1．3 CO2排放现状及相关减排技术

1．3．1 CO2排放现状

1．3．2 CO2减排技术

1．4 微藻CO2减排的作用机理

1．5 微藻CO2减排耦合生物柴油生产的研究现状及存在的问题

1．5．1 研究现状

1．5．2 存在的问题

1．6 本课题研究的主要内容和目的意义

2 可固定高浓度CO2富油藻株XJ01和XJ02的筛选与鉴定

2．1 引言

2．2 实验材料

2．2．1 微藻筛选水样来源

2．2．2 培养基组成

2．2．3 主要试剂与仪器

2．3 实验方法

2．3．1 培养条件和藻种的分离纯化

2．3．2 利用20％CO2复筛

2．3．3 微藻各种筛选指标的测定

2．3．4 藻株的形态学观察

2．3．5 藻株的分子生物学鉴定

2．4 结果与讨论

2．4．1 藻株XJ01和XJ02的生长及光合固碳效率

2．4．2 藻株XJ01和XJ02的油脂含量及产率

2．4．3 藻株XJ01和XJ02的油脂脂肪酸组成

2．4．4 藻株XJ01和XJ02的形态特征

2．4．5 藻株XJ01和XJ02的系统发育分析

2．5 本章小结

3 苏丹黑B染色法原位检测藻株XJ01和XJ02胞内油脂积累

3．1 引言

3．2 实验材料

3．2．1 藻种和培养基

3．2．2 主要试剂与仪器

3．3 实验方法

3．3．1 苏丹黑B染色方法

3．3．2 典型影响因素对苏丹黑B染色效果的影响

3．3．3 微藻胞内油脂含量测定标准曲线的建立及其可行性验证

3．3．4 利用苏丹黑B法检测藻株XJ01和XJ02细胞内油脂的累积

3．4 结果与讨论

3．4．1 苏丹黑B染色后微藻细胞的光吸收特性测定

3．4．2 典型影响因素对苏丹黑B染色效果的影响

3．4．3 微藻胞内油脂含量测定标准曲线的建立及其可行性验证

3．4．4 藻株XJ01和XJ02胞内油脂含量的测定和油脂累积规律的监测

3．5 本章小结

4 氮源浓度对藻株XJ01和XJ02生长及胞内各组分含量影响的比较研究

4．1 引言

4．2 实验材料

4．2．1 藻种和培养基

4．2．2 主要试剂与仪器

4．3 实验方法

4．3．1 藻株XJ01和XJ02的培养

4．3．2 藻株XJ01和XJ02生长的测定

4．3．3 油脂含量分析

4．3．4 蛋白含量分析——考马斯亮蓝法

4．3．5 可溶性糖含量分析——硫酸蒽酮法

4．3．6 培养液中NO3ˉ含量分析——紫外分光光度法

4．4 结果与讨论

4．4．1 氮源浓度对藻株XJ01和XJ02生长的影响

4．4．2 氮源浓度对藻株XJ01和XJ02油脂含量的影响

4．4．3 氮源浓度对藻株XJ01和XJ02蛋白含量的影响

4．4．4 氮源浓度对藻株XJ01和XJ02可溶性糖含量的影响

4．4．5 培养液中NO3ˉ含量变化

4．5 本章小结

5 全文结论

参考文献

攻读学位期间的主要研究成果

致谢